專利名稱:音頻、視頻信號的多重錄制和重放設(shè)備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于一種可將音頻、視頻信號多重錄制和重放的設(shè)備，更具體一點說是一種使用以磁帶錄像機為代表的磁錄放裝置來達到多重錄制音頻及彩色視頻信號的記錄裝置。
通常的磁帶錄像機中，視頻信號是由一旋轉(zhuǎn)磁頭在磁帶上沿斜磁道方向錄制的，而音頻信號則是由一固定磁頭沿磁帶縱向離開斜磁道錄制的(通常在磁帶的邊緣)，這些方法為已知的先有技術(shù)。為了提高錄制密度，增加磁帶的錄制時間，家用錄像機采用了慢速錄放磁帶系統(tǒng)。例如一根據(jù)美國國家電視系統(tǒng)委員會(NTSC)制作的磁帶錄像機在標(biāo)準(zhǔn)錄制方式中的轉(zhuǎn)速規(guī)定為大約每秒33毫米，而在三重錄制方式中是大約每秒11毫米。這個轉(zhuǎn)速較一般標(biāo)準(zhǔn)盒式磁帶錄音機的轉(zhuǎn)速為低，基于此原因，磁帶錄像機不能提供令人十分滿意的音頻信號錄放頻率范圍，因為頻率范圍的大小是影響音質(zhì)的極為關(guān)鍵的因素，尤其在三重錄制方式中。
曾有人提出一種解決上述問題的方法，即在錄制音頻信號時使用一種與處理視頻信號一樣的旋轉(zhuǎn)磁頭。家用磁帶錄像機錄制彩色電視信號時是用一共用旋轉(zhuǎn)磁頭在磁帶上錄制一相加信號，該信號有濾波-亮度信號對載波進行頻率調(diào)制的信號和一調(diào)制在前述調(diào)頻載波信號頻帶范圍之下的載波彩色信號。根據(jù)上述解決方法，旋轉(zhuǎn)磁頭將音頻信號與視頻信號重疊地錄制在磁帶的同一磁道上，調(diào)頻音頻頻帶范圍在調(diào)頻亮度信號頻帶和變換到亮度信號頻帶之下的調(diào)頻載波彩色信號頻帶之間。與前述可多重錄制音頻和視頻信號裝置一樣，也可采用多個均能沿磁帶同一磁道前進的旋轉(zhuǎn)磁頭分別錄制音頻和視頻信號的方法。在這種情況下，首先錄制低頻帶的調(diào)頻音頻信號，然后再錄制高頻調(diào)頻亮度信號。按照這種方法，低頻信號磁化于磁帶磁層的深層部分，高頻信號磁化于磁帶磁層的淺層部分，先錄制在淺層的低頻音頻信號(當(dāng)然以調(diào)頻信號的形式)將會在錄制后續(xù)調(diào)頻亮度信號過程中被抹去，但不會抹去深層的信號，從而能將兩種信號重疊錄制在同一磁道的磁層深處和靠近表面的淺層部分。
這種多重錄制視頻信號和音頻信號的方法是富有成效的，因為將調(diào)頻亮度信號和變換到低頻段的載波彩色信號復(fù)用為一個頻率多路復(fù)用信號時，在這兩個信號頻帶范圍之間不存在空白區(qū)。例如當(dāng)彩色視頻信號錄制在甚高靈敏度(VHS)系統(tǒng)的磁帶錄像機中時，為了獲得圖1的頻率分布曲線，對載波彩色信號的變換是有規(guī)定的。當(dāng)亮度信號為美國電視系統(tǒng)委員會(NTSC)規(guī)定信號的情況下，載波信號為調(diào)頻信號，從而同步信號的上升沿為3.4MHz，白色峰值電平為4.4MHz，參考數(shù)字4指示的是信號的頻率分布。當(dāng)信號為載波彩色信號時，載頻變?yōu)榇蠹s629KHz，頻率分布在大約1MHz頻帶范圍內(nèi)，圖中由參考數(shù)字5所指，因而在亮度信號頻率分布4和載波彩色信號之間無頻率空白。由于視頻錄放信號頻譜范圍如上所述，調(diào)頻音頻信號規(guī)定的頻率分布由圖中參考數(shù)字6所指，并由另一旋轉(zhuǎn)磁頭錄放。
曾有幾個提出本發(fā)明的發(fā)明人早在1984年1月31日美國專利申請№575，665中就提議制作一種可將音頻信號重疊錄制在與視頻信號同一磁道上的裝置。該先前的專利申請所提出的每一磁頭安裝方法，目的旨在減少來自相鄰磁道的串音干擾及視頻、音頻信號間的干擾。
通常的家用磁帶錄像機在一特定范圍內(nèi)當(dāng)信號頻率較高時，可獲得最大輸出功率的最佳錄制電流反而變小，因而需予先規(guī)定錄制放大器的頻率特性。例如在VHS系統(tǒng)中，頻率特性是這樣規(guī)定的，在1MHz時錄制電流為6分貝，在3.4MHz時錄制電流為0分貝。
因此，對應(yīng)于同步信號上升沿的載波視頻信號錄制電流就大于對應(yīng)于白色峰值電平的載波視頻信號錄制電流，從而錄制于視頻信號之前的調(diào)頻音頻信號不會在錄制后續(xù)調(diào)頻亮度信號時一律被抹去，音頻信號還是要被亮度信號抹去一部分，抹去的程度由視頻信號決定，換言之，在同步信號處抹去的程度為最大，在白色峰值電平處為最小。在錄制如圖2a所示的亮度視頻信號時，調(diào)頻音頻信號重放輸出的幅度為調(diào)幅信號，如圖2b所示。圖2b畫出了調(diào)頻音頻信號重放輸出的包絡(luò)線，信號幅度在對應(yīng)于同步信號的20處為最低，在對應(yīng)于白色峰值電平的21處為最大。因而，盡管進行了頻率調(diào)制，原來的音頻信號可通過解調(diào)獲得，因為從根本上說它是一個調(diào)頻信號。由錄制亮度信號時抹去作用產(chǎn)生的調(diào)幅影響并不大到足以造成緯調(diào)后信號波形的失真。然而，當(dāng)重放信號為圖2b所示時，對于同步信號20處的載波噪聲比C/N要比對應(yīng)白色峰值電平21處的載波噪聲比C/N差(因為該情形下的音頻信號是從調(diào)頻載波獲得的，故使用C/N比以與信噪比S/N相區(qū)別)。結(jié)果當(dāng)解調(diào)該重放信號時，對應(yīng)20處部分的噪音就比對應(yīng)21處部分的噪音相對大許多，最終導(dǎo)致20處的信噪比比21處的信噪比差很多。這就意味著解調(diào)音頻信號時，噪音周期性。伴隨視頻同步信號的出現(xiàn)同時增加，尤其是噪音的增加，與垂直同步信號同步出現(xiàn)對聽覺的影響最大，盡管噪音的聲音不是很大，但也使人耳感到不舒服，因為噪音的基本重復(fù)頻率只有60Hz那么低，而而且噪音也不是原有的噪音。
本發(fā)明的目的就是提供一種解決上述問題的記錄裝置，并且它可以防止作為視頻信號要重疊錄制在同一磁道的經(jīng)調(diào)頻的音頻信號被上述視頻信號所調(diào)幅。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明使用一裝置使同步信號處的錄制電流與白色峰值處的錄制電流相等，并使調(diào)頻亮度信號錄制系統(tǒng)中的電流恒定。該裝置可通過在一記錄電路中插入一陷波電路來實現(xiàn)，記錄電路中包含一放大電路，它將調(diào)制載波信號放大并將其加到磁頭上去。陷波電路抑去對應(yīng)于由同步信號調(diào)制的載波瞬時頻率附近的信號頻率。
圖1為可將音頻信號與彩色視頻信號重疊地錄制在同一記錄磁道上的磁帶錄象機中每個信號的頻率分布圖;
圖2為由已重疊錄制上的視頻信號調(diào)幅的調(diào)頻音頻信號波形圖;
圖3為本發(fā)明實施實例的記錄電路方框圖;
圖4為圖3電路所用陷波電路的電路圖;
圖5為陷波電路22的頻率特性曲線;
圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施實例的調(diào)頻亮度信號錄制電流的頻率特性曲線;
圖7為根據(jù)本發(fā)明與視頻信號重疊錄制的調(diào)頻音頻重放信號的波形圖，以及相應(yīng)視頻信號的波形圖。
圖3為本發(fā)明一個實施方案的方框圖，該圖畫出了記錄電路的主要部分，但圖中未畫出重放部分電路。根據(jù)本發(fā)明，將彩色視頻信號加于10端，經(jīng)一低通濾波器(LPF)12濾波，提取亮度信號;經(jīng)帶通濾波器(BPF)14提取載波彩色信號。提取出的亮度信號加至調(diào)制器13去調(diào)制-相應(yīng)載波的頻率。在用于記錄和重放NTSC(美國電視系統(tǒng)委員會)信號的VHS(甚高靈敏度)系統(tǒng)中，調(diào)制的結(jié)果為載波頻率在同步信號上升沿處為3.4MHz，在白色峰值電平峰值處為4.4MHz。而在VHS系統(tǒng)中，提取出的載波彩色信號載頻由一頻率轉(zhuǎn)換電路15將其從3.5MHz向下轉(zhuǎn)換到629KHz，調(diào)頻亮度信號及向下轉(zhuǎn)換的載波彩色信號具有如圖1所示的頻率分布曲線。通常的作法是將這兩個信號相加并經(jīng)一錄制放大器記錄下來，然而，根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方案，這兩個信號并非象圖3那樣直接相加，而是將轉(zhuǎn)換到低頻范圍的載波彩色信號與經(jīng)過置于調(diào)頻亮度信號電路上的陷波電路22處理的調(diào)頻亮度信號，通過加法器16相加。相加的這兩個信號，通過一個錄制放大器17將電流幅度放大到規(guī)定值，再加至兩個旋轉(zhuǎn)磁頭8a和8b上，從而將信號記錄在磁帶3上。以上為應(yīng)用本發(fā)明于雙磁頭螺旋掃描系統(tǒng)磁帶錄像機上的一個實例。
將與由上述方式錄制的視頻信號重疊地錄制在同一磁道上的音頻信號加至11端，然后至調(diào)制器18，調(diào)制器18的載頻不同于亮度信號調(diào)制器13的載頻，該調(diào)制器18產(chǎn)生一調(diào)頻音頻信號，其頻帶6在載波彩色信號頻帶5之上，在調(diào)頻亮度信號的低頻部分，如圖1所示。載波彩色信號是已轉(zhuǎn)換到低頻的信號。若加至11端的音頻信號是立體聲信號，則左右聲道信號的中心載頻分別為1.3MHz和1.7MHz。調(diào)頻音頻信號通過錄制放大器19加至兩個旋轉(zhuǎn)磁頭9a和9b，與視頻信號重疊地錄制在磁帶3上。
圖4為陷波電路22的一個具體實例，圖5為圖4電路實例的頻率特性曲線。陷波電路22是由一構(gòu)成射極跟隨器的晶體管和-LC串聯(lián)諧振回路所組成。陷波電路22也可采用任一種常用的陷波電路。對美國電視系統(tǒng)委員會的甚高靈敏度系統(tǒng)來說，陷波電路的陷波頻率范圍規(guī)定在2.7到3.5MHz時效果最佳，調(diào)頻亮度信號錄制電流在使用陷波電路時的總的頻率特性曲線由實線在圖6中畫出。采用加陷波電路的方法就可使頻率范圍對應(yīng)于調(diào)頻亮度信號的同步信號上升沿(3.4MHz)和白色峰值電平(4.4MHz)范圍內(nèi)的記錄信號電流保持恒定。附圖中的雙點劃線表示通常的記錄信號電流。由于調(diào)頻亮度信號的瞬時載頻主要分布在3～5MHz頻率范圍之內(nèi)，并已預(yù)先加強信號，所以在這個頻率范圍內(nèi)信號能量也占主要部分。為了防止對重疊錄制上的調(diào)頻音頻信號的任何干擾，最好能使上述頻率范圍內(nèi)的信號電流盡可能地保持恒定。
如果信號電流在3到5MH頻率范圍內(nèi)能以上述方式保持大致恒定，那么頻率特性曲線就會稍微偏離通常的最佳錄制電流的頻率特性(圖6中由雙點劃線表示)。按通常的最佳錄制電流錄制的信號可獲得最高重放輸出電平。然而，因錄制電流量的變化而使重放輸出電平產(chǎn)生的變化不是至關(guān)重要的，并且實際電流允許與規(guī)定電流的中心值大約有±1到±1.5分貝的誤差，這個變化不會產(chǎn)生任何問題。因而，在實施本發(fā)明時，不會發(fā)生因視頻信號重放輸出下降而使圖像質(zhì)量變壞的情況。
圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方案將視頻信號和音頻信號重疊錄制時的調(diào)頻音頻信號重放輸出的包絡(luò)線和視頻信號的波形圖。
圖7a為視頻信號波形圖，圖7b為調(diào)頻音頻信號包絡(luò)波形圖。
圖7的表示方法與圖2一樣。圖7中，重放調(diào)頻音頻信號并不是由視頻信號進行幅度調(diào)制的，因為調(diào)頻視頻亮度信號的信號內(nèi)容與抹除程度無任何關(guān)系。因此便可消除音頻信號在同步信號處載波噪聲比(C/N)周期性地變壞的問題，從而獲得極佳的錄制和重放音質(zhì)。
轉(zhuǎn)換到低頻范圍的載波彩色信號是與調(diào)頻亮度信號同時錄制的，并且其錄制電平比調(diào)頻亮度信號電流低10到12分貝，從而可基本上忽略由載波彩色信號對先前錄制上的調(diào)頻音頻信號的幅度調(diào)制，也不影響彩色信號的效果。
圖3所示的實施方案中，陷波電路22是置于加法器16之前，但這個位置并非絕對的，只要保證需錄制的調(diào)頻亮度信號電流的頻率特性最終如圖6所示即可。也可通過其它裝置代替陷波電路來獲得這樣的頻率特性曲線，比如說加強某一特定頻率的裝置，只要總的頻率特性曲線為圖6所示，就可獲得與本發(fā)明同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一適于將音頻信號和視頻信號重疊地錄制在同一磁道上的磁錄放裝置，該錄放裝置其特征為含有將以調(diào)頻信號形式的音頻信號通過第一個記錄頭錄制在磁帶上的裝置，含有將視頻信號通過第二個記錄頭重疊地錄制在由第一個記錄頭錄成的磁道上的裝置，上述的視頻信號由調(diào)頻亮度信號和頻帶轉(zhuǎn)換為低于該調(diào)頻亮度信號頻帶的載波彩色信號所組成，以及使載波頻率對應(yīng)于同步信號上升沿和白色電平峰值間的該調(diào)頻亮度信號錄制電流的頻率特性保持大致恒定的裝置。
2.根據(jù)權(quán)項1所要求的磁錄放裝置，其特征為其中所說的使記錄電流的頻率特性保持大致恒定的裝置是由一置于上述調(diào)頻亮度信號電路中的陷波電路構(gòu)成，陷波電路的陷波頻率接近對應(yīng)于同步信號上升沿的載波頻率。
3.根據(jù)權(quán)項1所要求的磁錄放裝置，其特征為上述的使記錄電流的頻率特性保持大致恒定的裝置是由一陷波電路構(gòu)成，陷波電路是置于一個由上述亮度信號對載波進行調(diào)頻的調(diào)制電路和一加法器之間。加法器是用來將轉(zhuǎn)換到相對低于該調(diào)頻亮度信號頻帶的上述載波彩色信號與該調(diào)頻亮度信號相加的，并且陷波頻率接近對應(yīng)于同步信號上升沿的載波頻率。
4.根據(jù)權(quán)項3所要求的磁錄放裝置，其特征為上述的第一個磁頭由一可螺旋掃描的第一個轉(zhuǎn)磁頭構(gòu)成，上述的第二個磁頭由一可螺旋掃描的第二個旋轉(zhuǎn)磁頭構(gòu)成，第二個旋轉(zhuǎn)磁頭與上述第一個旋轉(zhuǎn)磁頭在同一磁道上錄制信號。
專利摘要
一用于磁帶錄像機的記錄電路可在對應(yīng)于同步信號上升沿到白色峰值電平的頻段內(nèi)，以大致恒定的電流錄制由亮度信號調(diào)頻的載波信號。普通錄制電路對音頻信號的抹除程度取決于與調(diào)頻音頻信號同一磁道上錄制的調(diào)頻亮度信號的內(nèi)容。因為對一具有瞬時低頻的信號是通過提高錄制電流實現(xiàn)錄制的。因此已錄調(diào)頻音頻信號就會由亮度信號調(diào)幅，幅度一改變就使相應(yīng)的信噪比發(fā)生變化，從而產(chǎn)生對音頻信號的干擾。在本發(fā)明中卻不產(chǎn)生這樣的干擾，因為由亮度信號決定的已錄音頻信號抹除程度總保持基本恒定，與亮度信號內(nèi)容無關(guān)。
文檔編號H04N5/782GK85102342SQ85102342
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者三浦邦昭, 岡田義憲, 福島勇夫, 大進 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan